CN105976406B - 测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统 - Google Patents

测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统，获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。实现对脚的尺寸的自动、准确、以及快速的测量。

Description

测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统
技术领域
本发明涉及一种测量领域，特别是涉及一种测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统。
背景技术
随着时代的发展，人们对于生活品质的要求也日益提高，希望在一些传统领域也能享受到现代化技术带来的便捷和舒适。在购买鞋的问题上，目前都只能用传统的试鞋的方式来确定自己的码数，或者通过尺来量取脚的长度和宽度等数据，这些方法本身是不够精确的，另外如果需要定做鞋子的话，也需要精确知道脚的各个部位的尺寸数据。目前已有的自动获取脚尺寸的方法，是通过脚踩在平面上的方式来测量的，这样对于脚本身有变形，存在测量结果和自然脚型相比不够准确的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统，用于解决现有技术中不能准确、便捷的获取脚尺寸的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种脚型测量方法，包括：获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。
于本发明一具体实施例中，所述3D点云数据被预先存储于云端。
于本发明一具体实施例中，在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据之前，对所述3D点云数据进行优化处理。
于本发明一具体实施例中，所述优化处理包括对所述3D点云数据进行降噪和平滑处理，且对经过降噪和平滑处理后的3D点云数据进行配准。
于本发明一具体实施例中，在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据的过程中，对所述扫面生成的3D点云数据的漏洞和缺陷进行弥补。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作包括：使用模型匹配算法，确定所述3D脚模型的脚指头方向、脚底部所在的平面、以及脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，在设定的三维直角坐标系中，按获取到的所述脚指头方向、所述脚底部所在的平面、以及所述脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，将所述3D脚模型在所述三维坐标系中转正，以令所述脚指头方向为沿所述三维坐标系的X轴的正方向、所述脚底部所在的平面处于所述X-Y平面中、且脚底部所在平面到脚背部的垂直方向为沿Z轴的正方向。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作还包括以下中的一种或多种：
1)在脚趾头方向的最远点和与所述脚趾头方向相对的脚后跟方向的最远点分别建立与Y-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚长；
2)与脚长方向垂直的为脚宽，在脚宽方向最左边的点和最右边的点分别建立与X-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚宽；
3)获取从脚趾头往脚后跟方向40％～45％的范围内脚背上的点，且以该范围内脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为脚背高度；
4)获取从脚趾头往脚后跟方向成20％～25％的范围内浅口脚背上的点，且以该范围内浅口脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为浅口脚背高度；
5)生成一个穿过脚背高度的点和脚底平面平行的平面，去除该平面往脚踝方向的所有的点，然后从脚指头往脚后跟方向45％～55％左右，找到距离脚底平面最高的点，计算该点到脚底平面的距离作为脚弓高度。
6)获取脚宽方向最左边的点和最右边的点，通过此两点做一个与所述脚底所在平面垂直的平面，以截断所述3D脚模型，计算截面的周长，以作为脚围。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种脚型测量系统，包括：点云数据获取模块，用以获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；面数据获取模块，用以根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；脚模型获取模块，用以对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；测量模块，用以根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。
于本发明一具体实施例中，所述3D点云数据被预先存储于云端。
于本发明一具体实施例中，还包括优化模块，用以所述面数据获取模块根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据之前，对所述3D点云数据进行优化处理。
于本发明一具体实施例中，所述优化处理包括对所述3D点云数据进行降噪和平滑处理，且对经过降噪和平滑处理后的3D点云数据进行配准。
于本发明一具体实施例中，在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据的过程中，对所述扫面生成的3D点云数据的漏洞和缺陷进行弥补。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作包括：使用模型匹配算法，确定所述3D脚模型的脚指头方向、脚底部所在的平面、以及脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，在设定的三维直角坐标系中，按获取到的所述脚指头方向、所述脚底部所在的平面、以及所述脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，将所述3D脚模型在所述三维坐标系中转正，以令所述脚指头方向为沿所述三维坐标系的X轴的正方向、所述脚底部所在的平面处于所述X-Y平面中、且脚底部所在平面到脚背部的垂直方向为沿Z轴的正方向。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作还包括以下中的一种或多种：
1)在脚趾头方向的最远点和与所述脚趾头方向相对的脚后跟方向的最远点分别建立与Y-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚长；
2)与脚长方向垂直的为脚宽，在脚宽方向最左边的点和最右边的点分别建立与X-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚宽；
3)获取从脚趾头往脚后跟方向40％～45％的范围内脚背上的点，且以该范围内脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为脚背高度；
4)获取从脚趾头往脚后跟方向成20％～25％的范围内浅口脚背上的点，且以该范围内浅口脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为浅口脚背高度；
5)生成一个穿过脚背高度的点和脚底平面平行的平面，去除该平面往脚踝方向的所有的点，然后从脚指头往脚后跟方向45％～55％左右，找到距离脚底平面最高的点，计算该点到脚底平面的距离作为脚弓高度。
6)获取脚宽方向最左边的点和最右边的点，通过此两点做一个与所述脚底所在平面垂直的平面，以截断所述3D脚模型，计算截面的周长，以作为脚围。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种测量装置，运行如上任一项所述的脚型测量系统。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种脚型测量系统，包括：扫描装置，用以对脚进行多维度的扫描，获取3D点云数据；以及如上所述的测量装置，根据所述3D点云数据对脚进行测量。
如上所述，本发明的测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统，获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。实现对脚的尺寸的自动、准确、以及快速的测量。
附图说明
图1显示为本发明的测量系统在一具体实施例中的模块示意图。
图2显示为本发明的脚型测量系统在一具体实施例中的模块示意图。
图3显示为本发明的一具体实施例的三维平面中脚模型示意图。
图4显示为图3所示的脚模型的脚底所在平面示意图。
图5显示为本发明的脚型测量方法在一具体实施例中的流程示意图。
元件标号说明
1 测量系统
11 扫描装置
12 测量装置
121 脚型测量系统
1211 点云数据获取模块
1212 面数据获取模块
1213 脚模型获取模块
1214 测量模块
S11～S14 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
科学的脚型测量往往可以更准确的帮助用户获取更加适合自己的鞋子，增加穿鞋的舒适度，提升用户体验，且可以有效的预防由于选鞋尺码不当而造成的脚部疾病。本发明提供一种如图1所示的测量系统1，所述测量系统1包括扫描装置11以及测量装置12。
所述扫描装置11，用以对脚进行多维度的扫描，获取3D点云数据；优选通过激光扫描对脚进行多360度全方位的扫描，目前已有的自动获取脚尺寸的方法，是通过脚踩在平面上的方式来测量的，这样对于脚本身有变形，存在测量结果和自然脚型相比不够准确的问题。所以本发明优选对处于自然状态下的脚进行测量，例如坐下时，在腿下防止支撑的部件以令脚部悬空。
所述测量装置12，根据所述3D点云数据对脚进行测量。在一具体实施例中，所述测量装置12通过无线网络或有线网络与所述扫描装置11连接，获取所述扫描装置11扫描的数据。更优选的，所述扫描装置11将扫描形成的3D点云数据存储于云端存储器中，以供测量装置12在需要的时候，从所述云端存储器中获取相应的3D点云数据进行测量计算。
所述测量装置12例如为运行测量程序的台式电脑或其他便携式设备。在具体应用中，所述测量装置12运行如图2所示的脚型测量系统121，以根据获取的3D点云数据进行测量计算。
所述脚型测量系统121包括点云数据获取模块1211、面数据获取模块1212、脚模型获取模块1213、以及测量模块。
所述点云数据获取模块1211用以获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据。
所述面数据获取模块1212用以根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据。
所述脚模型获取模块1213用以对所述面数据进行整合以生成3D脚模型。
所述测量模块1214用以根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。
于本发明一具体实施例中，还包括优化模块，用以所述面数据获取模块根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据之前，对所述3D点云数据进行优化处理。其中，所述优化处理例如包括对所述3D点云数据进行降噪和平滑处理，且对经过降噪和平滑处理后的3D点云数据进行配准。
于本发明一具体实施例中，在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据的过程中，对所述扫面生成的3D点云数据的漏洞和缺陷进行弥补，以形成完整且平滑的3D脚模型，提高测量的精确度。
参阅图3，显示为本发明一具体实施例中3D脚模型示意图。且结合图4，显示为图3所示的脚模型的脚底所在平面示意图。根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作包括：使用模型匹配算法，确定所述3D脚模型的脚指头方向、脚底部所在的平面、以及脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，在设定的三维直角坐标系中，按获取到的所述脚指头方向、所述脚底部所在的平面、以及所述脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，将所述3D脚模型在所述三维坐标系中转正，以令所述脚指头方向为沿所述三维坐标系的X轴的正方向、所述脚底部所在的平面处于所述X-Y平面中、且脚底部所在平面到脚背部的垂直方向为沿Z轴的正方向。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作还包括以下中的一种或多种：
1)在脚趾头方向的最远点和与所述脚趾头方向相对的脚后跟方向的最远点分别建立与Y-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚长；
2)与脚长方向垂直的为脚宽，在脚宽方向最左边的点和最右边的点分别建立与X-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚宽；
3)获取从脚趾头往脚后跟方向40％～45％的范围内脚背上的点，且以该范围内脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为脚背高度；
4)获取从脚趾头往脚后跟方向成20％～25％的范围内浅口脚背上的点，且以该范围内浅口脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为浅口脚背高度；
5)生成一个穿过脚背高度的点和脚底平面平行的平面，去除该平面往脚踝方向的所有的点，然后从脚指头往脚后跟方向45％～55％左右，找到距离脚底平面最高的点，计算该点到脚底平面的距离作为足弓高度。
6)获取脚宽方向最左边的点和最右边的点，通过此两点做一个与所述脚底所在平面垂直的平面，以截断所述3D脚模型，计算截面的周长，以作为脚围。
请参阅图5，显示为本发明的脚型测量方法在一具体实施例中的流程示意图。所述脚型测量方法包括以下步骤：
S11：获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；
S12：根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；
S13：对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；
S14：根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。
于本发明一具体实施例中，所述3D点云数据被预先存储于云端。
于本发明一具体实施例中，在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据之前，对所述3D点云数据进行优化处理。
于本发明一具体实施例中，所述优化处理包括对所述3D点云数据进行降噪和平滑处理，且对经过降噪和平滑处理后的3D点云数据进行配准。
于本发明一具体实施例中，在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据的过程中，对所述扫面生成的3D点云数据的漏洞和缺陷进行弥补。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作包括：使用模型匹配算法，确定所述3D脚模型的脚指头方向、脚底部所在的平面、以及脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，在设定的三维直角坐标系中，按获取到的所述脚指头方向、所述脚底部所在的平面、以及所述脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，将所述3D脚模型在所述三维坐标系中转正，以令所述脚指头方向为沿所述三维坐标系的X轴的正方向、所述脚底部所在的平面处于所述X-Y平面中、且脚底部所在平面到脚背部的垂直方向为沿Z轴的正方向。
于本发明一具体实施例中，根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作还包括以下中的一种或多种：
1)在脚趾头方向的最远点和与所述脚趾头方向相对的脚后跟方向的最远点分别建立与Y-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚长；
2)与脚长方向垂直的为脚宽，在脚宽方向最左边的点和最右边的点分别建立与X-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚宽；
3)获取从脚趾头往脚后跟方向40％～45％的范围内脚背上的点，且以该范围内脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为脚背高度；
4)获取从脚趾头往脚后跟方向成20％～25％的范围内浅口脚背上的点，且以该范围内浅口脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为浅口脚背高度，即浅脚背；
5)生成一个穿过脚背高度的点和脚底平面平行的平面，去除该平面往脚踝方向的所有的点，然后从脚指头往脚后跟方向45％～55％左右，找到距离脚底平面最高的点，计算该点到脚底平面的距离作为脚弓高度。
6)获取脚宽方向最左边的点和最右边的点，通过此两点做一个与所述脚底所在平面垂直的平面，以截断所述3D脚模型，计算截面的周长，以作为脚围。
所述脚型测量系统121为与所述脚型测量方法对应的系统项，两者技术方案一一对应，上述关于所述脚型测量系统121的描述均可应用于所述脚型测量方法的实施例中，在此不加赘述。
综上所述，本发明的测量系统、测量装置、以及脚型测量方法、和系统，获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸。实现对脚的尺寸的自动、准确、以及快速的测量。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种脚型测量方法，其特征在于，包括：
获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；
根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；
对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；
根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸；
根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作包括：使用模型匹配算法，确定所述3D脚模型的脚指头方向、脚底部所在的平面、以及脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，在设定的三维直角坐标系中，按获取到的所述脚指头方向、所述脚底部所在的平面、以及所述脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，将所述3D脚模型在所述三维坐标系中转正，以令所述脚指头方向为沿所述三维坐标系的X轴的正方向、所述脚底部所在的平面处于X-Y平面中、且脚底部所在平面到脚背部的垂直方向为沿Z轴的正方向；
根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作还包括以下中的一种或多种：
1)在脚趾头方向的最远点和与所述脚趾头方向相对的脚后跟方向的最远点分别建立与Y-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚长；
2)与脚长方向垂直的为脚宽，在脚宽方向最左边的点和最右边的点分别建立与X-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚宽；
3)获取从脚趾头往脚后跟方向40％～45％的范围内脚背上的点，且以该范围内脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为脚背高度；
4)获取从脚趾头往脚后跟方向成20％～25％的范围内浅口脚背上的点，且以该范围内浅口脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为浅口脚背高度；
5)生成一个穿过脚背高度的点和脚底平面平行的平面，去除该平面往脚踝方向的所有的点，然后从脚指头往脚后跟方向45％～55％的范围，找到距离脚底平面最高的点，计算该点到脚底平面的距离作为脚弓高度；
6)获取脚宽方向最左边的点和最右边的点，通过此两点做一个与所述脚底所在平面垂直的平面，以截断所述3D脚模型，计算截面的周长，以作为脚围。
2.根据权利要求1所述的脚型测量方法，其特征在于：所述3D点云数据被预先存储于云端。
3.根据权利要求1所述的脚型测量方法，其特征在于：在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据之前，对所述3D点云数据进行优化处理。
4.根据权利要求3所述的脚型测量方法，其特征在于：所述优化处理包括对所述3D点云数据进行降噪和平滑处理，且对经过降噪和平滑处理后的3D点云数据进行配准。
5.根据权利要求1所述的脚型测量方法，其特征在于：在根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据的过程中，对所述扫描生成的3D点云数据的漏洞和缺陷进行弥补。
6.根据权利要求1所述的脚型测量方法，其特征在于，获取对处于自然状态下的脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据。
7.一种脚型测量系统，其特征在于，包括：
点云数据获取模块，用以获取对脚进行多个角度扫描后生成的3D点云数据；
面数据获取模块，用以根据三角化算法对所述3D点云数据进行处理以生成面数据；
脚模型获取模块，用以对所述面数据进行整合以生成3D脚模型；
测量模块，用以根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量，以获得脚在多个维度下的尺寸；
根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作包括：使用模型匹配算法，确定所述3D脚模型的脚指头方向、脚底部所在的平面、以及脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，在设定的三维直角坐标系中，按获取到的所述脚指头方向、所述脚底部所在的平面、以及所述脚底部所在平面到脚背部的垂直方向，将所述3D脚模型在所述三维坐标系中转正，以令所述脚指头方向为沿所述三维坐标系的X轴的正方向、所述脚底部所在的平面处于X-Y平面中、且脚底部所在平面到脚背部的垂直方向为沿Z轴的正方向；
根据预设测量规则，对所述脚模型进行多维度的测量的操作还包括以下中的一种或多种：
1)在脚趾头方向的最远点和与所述脚趾头方向相对的脚后跟方向的最远点分别建立与Y-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚长；
2)与脚长方向垂直的为脚宽，在脚宽方向最左边的点和最右边的点分别建立与X-Z平面平行的平面，计算两平面间的垂直距离作为脚宽；
3)获取从脚趾头往脚后跟方向40％～45％的范围内脚背上的点，且以该范围内脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为脚背高度；
4)获取从脚趾头往脚后跟方向成20％～25％的范围内浅口脚背上的点，且以该范围内浅口脚背上的点到所述脚底部所在的平面的垂直距离的最大值作为浅口脚背高度；
5)生成一个穿过脚背高度的点和脚底平面平行的平面，去除该平面往脚踝方向的所有的点，然后从脚指头往脚后跟方向45％～55％的范围，找到距离脚底平面最高的点，计算该点到脚底平面的距离作为脚弓高度；
6)获取脚宽方向最左边的点和最右边的点，通过此两点做一个与所述脚底所在平面垂直的平面，以截断所述3D脚模型，计算截面的周长，以作为脚围。
8.一种测量装置，其特征在于，运行如权利要求1～6中任一项所述的脚型测量方法。
9.一种测量系统，其特征在于，包括：
扫描装置，用以对脚进行多维度的扫描，获取3D点云数据；
如权利要求8所示的测量装置，根据所述3D点云数据对脚进行测量。
10.根据权利要求9所述的测量系统，其特征在于，所述扫描装置用以对处于自然状态下的脚进行多维度的扫描，获取3D点云数据。
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